单片机原理及应用第十章 51单片机外部存储器扩展

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10.1.1
I/O口扩展概述
51单片机的外部数据存储器RAM和I/O口是统一编址的，因此，用户可以把外部64KB的数据存储器RAM空间的一部分作为扩展外围 I/O的地址空间。这样，单片机就可以像访问外部RAM存储器那样访问外部接口芯片，对其进行读/写操作。
表10-1 Intel公司常用的外围器件
图10-2 地址译码器
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10.2 存储器概述
存储器就是用来存储信息的部件。存储器是单片机系统的主要组成部分，运行的程序需要存储器，处理数据需要存储器，存储数据也需要存储器。没有存储器，系统无法正常工作。一个最小的单片机系统必须包括程序存储器和数据存储器存储器的主要指标有存储容量和存取速度。存储容量用字数位数表示，也可只用位数表示。存取速度用完成一次存取所需的时间表示。高速存储器的存取时间仅有10ns左右。选择存储器件的考虑因素有易失性、只读性、位容量、功耗、速度、价格和可靠性等
第10章 51单片机外部存储器扩展
10.1 外部I/O的扩展
10.2 10.3 存储器概述外部存储器扩展
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10.1
外部I/O的扩展
51系列单片机虽具有很强的功能，但片内驻留的程序存储器、数据存储器的容量、并行I/O线等还是有限的，51单片机共有4个8位并行I/O口，在不能满足应用系统的需要时，51系列单片机可以很方便地进行外部功能的扩展。由于具体应用中经常需要较大的程序和数据空间，因此大部分51单片机应用系统设计中都不可避免地要进行I/O 口扩展。系统的扩展归结为三总线的连接，连线时应遵守下列原则：（1）连接的双方数据线连数据线，地址线连地址线，控制线连控制线。要特别注意的是，程序存储器接，数据存储器接和。（2）控制线相同的地址线不能相同，地址线相同的控制线不能相同。（3）片选信号有效的芯片才选中工作，当一类芯片仅一片时片选端可接地，当同类芯片多片时片选端可通过线译码、部分译码、全译码接地址线（通常是高位地址线），在单片机中多采用线选法。
上述地址选择译码中未用到的地址位均设成“1”状态（也可设成“0”状态）。由于6116内部有2KB的存储空间，占用11根地址线，故其片选线应取P2.3为高电位。
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2．地址译码法
对于RAM和I/O容量较大的应用系统，当芯片所需的片选信号多于可利用的地址线时，常采用地址译码法。它将低位地址线作为芯片的内地址，取外部电路中最大的地址线位数，用译码器对高位地址进行译码，译出的信号作为片选线。如果译码器的输入端占用3条最高位地址线，则剩余的13条地址线可作为片内地址线，因此，译码器的8条输出线分别对应一个8KB的地址空间。地址译码示例如图10-2所示。因为6264是8KB RAM，因此需要13条低位地址线（A0～A12）进行片内寻址，其他3条高位地址线（A13～A15）经过三—八译码器后作为外围芯片的片选线。图10-2中尚剩余3条地址线（Y5～Y7），可供扩展3片8KB RAM或3个外围接口电路。根据图10-2中地址线的连接方法，全部地址译码如表10-2所示。
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因为6264是8KB RAM，因此需要13条低位地址线（A0～A12）进行片内寻址，其他3条高位地址线（A13～A15）经过三—八译码器后作为外围芯片的片选线。图10-2中尚剩余3条地址线（Y5～Y7），可供扩展3 片8KB RAM或3个外围接口电路。根据图10-2中地址线的连接方法，全部地址译码如图10-2所示。
表 10-2 器件 6264 8255 8155 RAM I/O 0832 8253 地址选择线（A15～A0） 000x xxxx xxxx xxxx 0011 1111 1111 11xx 0101 1111 xxxx xxxx 0101 1111 1111 1xxx 0111 1111 1111 1111 1001 1111 1111 11xx 地址译码表片内地址单元数 8000 4 256 6 1 4 地址编码 0000H～1FFFH 3FFCH～3FFFH 5E00H～5EFFH 5FF8H～5FFDH 7FFFH 9FFCH～9FFFH
图10.1 片选法示例
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其中，6116为2KB的数据存储器，还有I/O扩展芯片8255 、8155、D/A变换器0832和定时/计数器8253等。外围芯片除了片选地址外，还有片选内地址，而片选内地址是由低位的址线全译码选择的。根据图10-1中地址线的连接方法，全部地址译码如表10-2所示。
型
号
名称
8255A 8155/8156
8243 8279 8251 8253
可编程外围并行接口可编程RAM I/O扩展接口
I/O扩展接口可编程键盘/显示接口可编程通信接口可编程定时/计时器
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10.1.2 I/O地址译码技术
1．片选法
若系统只扩展少量的RAM和I/O接口芯片，可采用片选法。所谓片选法即是把单独的地址线（通常是P2口的某一条线）接到外围芯片的片选端上，只要该地址线为低电平，就选中该芯片。片选法示例如图10-1所示。
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10.2.2 常用的存储器
1．常用的EPROM存储器 EPROM是以往单片机最常选用的程序存储器芯片，是一种紫外线可擦除可编程的存储器，最经常使用的有27C系列的EPROM ，如27C16（2KB）、（4KB）、27C64（8KB）、27C128（16KB ）、27C256（32KB），除了27C16和27C32为24个引脚外，其余均为28个引脚。 2．常用的EEPROM存储器本书以常用的24C02为例介绍EEPROM存储器，24C02是采用 CMOS工艺制作的串行EEPROM存储器，它具有可用电擦除的256 字节的容量，由3～15V电源进行供电。引脚图如图10-3所示。其引脚功能如下：（1）SCL串行时钟 SCL为串行时钟端，它用于对输入和输出数据的同步，写入串行EEPROM的数据用其上升沿同步，输出数据用其下降沿同步。
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10.2.1
存储器的类型
（1）只读存储器（ROM）
（2）可编程ROM（PROM）（3）可擦除可编程ROM（EPROM）（4）电可擦除可编程ROM（EEPROM）
（5）随机存储器（RAM）
（6）闪存（Flash Memory）
（7）铁电存储器（FRAM）
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